Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Квантовая физика, микро- и нанотехнологии
Содержание
- 1. Квантовая физика, микро- и нанотехнологии
- 2. Квантовая физика— раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения.
- 3. Основные теории квантовой физики квантовая механикаквантовая теория
- 4. Планк Макс Карл Эрнст Людвиг
- 5. В 1905 году Альберт Эйнштейн развил идеи
- 6. Часть этой энергии, равная работе выхода
- 7. Опыт Резерфорда 1910 г.
- 8. В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд предложил планетарную модель атома.
- 9. Однако модель атома Резерфорда не смогла объяснить,
- 10. В 1913г. датский физик Н. Бор предложил
- 11. В современной трактовке:1. Атом может находиться в
- 12. Первый постулат позволил ответить на вопрос: почему
- 13. Несмотря на быстрое признание, теория Н. Бора
- 14. В 20-30-е гг. В. Гейзенберг и Луи
- 15. В 1924 г. Луи де Бройль, исходя
- 16. Если фотон обладает энергией E = hν
- 17. Луи де Бройль предположил, что для частиц справедливы
- 18. Отсюда следует определение длины волны де Бройля
- 19. В 1926г. Э. Шредингер на основе идей Л. де Бройля построил волновую механику.Эрвин Шрёдингер
- 20. По его мнению, квантовые процессы — это
- 21. Уравнение Э. Шредингера описывает движение микрочастиц в силовых полях и учитывает их волновые свойства.
- 22. На основе этих представлений в 1927г. был
- 23. В 1927г. немецкий физик В. Гейзенберг пришел
- 24. В дальнейшем квантовая теория стала базой для
- 25. Микро- и нанотехнологии
- 26. Нанотехнология — область прикладной науки и техники, занимающаяся
- 27. Материалы, структуры и устройства нанометрового (10-9 м)
- 28. 1959 г. Лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман
- 29. Направления нанотехнологий:1. изготовление электронных схем (в том
- 30. Создание молекулярных роботов-врачей, которые
- 31. Эритроциты и бактерии - перевозчики нанокапсул с
- 32. Геронтология. Достижение личного бессмертия людей за счет
- 33. Замена традиционных методов производства сборкой молекулярными
- 34. Нановолоски делают поверхность чистой.Слева - капля не
- 35. Сельское хозяйство. Замена природных производителей
- 36. Биология Станет возможным внедрение наноэлементов в
- 37. Нанотехнологии в криминалистике. Отпечаток пальца на
- 38. Экология Полное устранение вредного влияния деятельности
- 39. Освоение космоса По-видимому, освоению космоса "обычным"
- 40. Кибернетика Произойдет переход от ныне существующих
- 41. Гибкий дисплей из нанотрубок. матрица гибкого
- 42. В США на конец июля 2007 г.
- 43. Нанотехнологии уже давно вокруг нас
- 44. Скачать презентанцию
Квантовая физика— раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения.
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Квантовая физика
— раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и
квантово-полевые системы и законы их движения.
Слайд 3Основные теории квантовой физики
квантовая механика
квантовая теория поля
Были созданы
в первой половине XX века многими учёными, среди которых Макс
Планк, Альберт Эйнштейн, Артур Комптон, Луи де Бройль, Нильс Бор, Эрвин Шрёдингер, Поль Дирак, Вольфганг Паули.
Слайд 5В 1905 году Альберт Эйнштейн развил идеи Макса Планка о
прерывистом испускании света и вывел уравнение, раскрывающее закономерности фотоэффекта.
А. Эйнштейн
показал, что все закономерности фотоэффекта можно объяснить тем, что свет поглощается отдельными порциями квантами.Альберт Эйнштейн
Слайд 6Часть этой энергии, равная работе выхода
, затрачивается на то, чтобы электрон мог покинуть тело.
Остаток энергии образует кинетическую энергию Ee электрона, покинувшего вещество.Соотношение называют уравнением Эйнштейна:
Слайд 9Однако модель атома Резерфорда не смогла объяснить, почему атом так
устойчив. Ведь, согласно законам классической физики, электрон, вращаясь на орбите,
движется с ускорением, следовательно, излучает электромагнитные волны и теряет энергию. В конце концов эта энергия должна иссякнуть, а электрон должен упасть на ядро. Если бы это было так, атом смог бы существовать всего лишь 10 -8 с.
Слайд 10В 1913г. датский физик Н. Бор предложил более совершенную модель
атома, дополнив идеи Э. Резерфорда новыми гипотезами.
Нильс Хе́нрик Дави́д Бор
Слайд 11В современной трактовке:
1. Атом может находиться в ряде стационарных энергетических
состояний без излучения и поглощения энергии.
2. Излучение (поглощение) энергии происходит
при переходе атома из одного разрешенного состояния, в другое3. На разрешенных состояниях момент количества движения электрона кратен целому числу
Постулаты Н. Бора :
Слайд 12Первый постулат позволил ответить на вопрос: почему электроны при движении
по круговым орбитам вокруг ядра не падают на него, т.е.
почему атом остается устойчивым образованием?Второй постулат объяснил прерывность спектра излучения электрона. Квантовые постулаты Н. Бора означали отказ от классических физических представлений, которые до этого времени считались абсолютно истинными.
Слайд 13Несмотря на быстрое признание, теория Н. Бора все же не
давала ответов на многие вопросы. В частности, ученым не удавалось
точно описать многоэлектронные атомы.
Слайд 14В 20-30-е гг. В. Гейзенберг и Луи де Бройль заложили
основы новой теории — квантовой механики.
Луи де Бройль
Ве́рнер Карл Ге́йзенберг
Слайд 15В 1924 г. Луи де Бройль, исходя из единства материального
мира, выдвинул смелую гипотезу, что дуализм не является особенностью только
оптических явлений, а имеет универсальный характер:частицы вещества также обладают волновыми свойствами.
Слайд 16Если фотон обладает энергией E = hν и импульсом p
= h/λ, то и частица (например, электрон), движущаяся с некоторой
скоростью, обладает волновыми свойствами, т.е. движение частицы можно рассматривать как движение волны.
Слайд 17Луи де Бройль предположил, что для частиц справедливы те же самые
соотношения, что и для фотона:
где E и p – энергия и
импульс фотона, ν и λ – частота и длина волны фотона,
h – постоянная Планка, c – скорость света.
Слайд 18Отсюда следует определение длины волны де Бройля через постоянную Планка
и импульс частицы:
В отличие от фотонов, которые всегда движутся с
одной и той же скоростью, равной скорости света, у частиц импульс зависит от массы m и от скорости движения по формуле
Слайд 19В 1926г. Э. Шредингер на основе идей Л. де Бройля
построил волновую механику.
Эрвин Шрёдингер
Слайд 20По его мнению, квантовые процессы — это волновые процессы, поэтому
классический образ материальной точки, занимающей определенное место в пространстве, адекватен
только макропроцессам и совершенно неверен для микромира.
Слайд 21Уравнение Э. Шредингера описывает движение микрочастиц в силовых полях и
учитывает их волновые свойства.
Слайд 22На основе этих представлений в 1927г. был сформулирован принцип дополнительности,
по которому волновые и корпускулярные описания процессов в микромире не
исключают, а взаимно дополняют друг друга, и только в единстве дают полное описание.
Слайд 23В 1927г. немецкий физик В. Гейзенберг пришел к выводу о
невозможности одновременного, точного измерения координаты частицы и ее импульса, зависящего
от скорости, эти величины мы можем определить только с определенной степенью вероятности.Принцип соотношения неопределенностей Гейзенберга:
Слайд 24В дальнейшем квантовая теория стала базой для ядерной физики, а
в 1928г. П. Дирак заложил основы релятивистской квантовой механики.
Слайд 26Нанотехнология — область прикладной науки и техники, занимающаяся изучением свойств объектов
и разработкой устройств размеров порядка нанометра (по системе единиц СИ,
10-9 метра).
Слайд 27Материалы, структуры и устройства нанометрового (10-9 м) размера, а также
системы из них существуют в природе много лет.
Слайд 281959 г. Лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман заявляет, что в
будущем, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет синтезировать все, что
угодно. 1981 г. Создание Бинигом и Рорером сканирующего туннельного микроскопа - прибора, позволяющего осуществлять воздействие на вещество на атомарном уровне. 1982-85 гг. Достижение атомарного разрешения. 1986 г. Создание атомно-силового микроскопа, позволяющего, в отличие от туннельного микроскопа, осуществлять взаимодействие с любыми материалами, а не только с проводящими. 1990 г. Манипуляции единичными атомами. 1994 г. Начало применения нанотехнологических методов в промышленности.Основные этапы в развитии нанотехнологии:
Слайд 29Направления нанотехнологий:
1. изготовление электронных схем (в том числе и объемных)
с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов;
2. разработка и изготовление наномашин;3. манипуляция отдельными атомами и молекулами и сборка из них макрообъектов.
Слайд 30 Создание молекулярных роботов-врачей, которые "жили" бы внутри
человеческого организма, устраняя или предотвращая все возникающие повреждения, включая генетические. Срок
реализации - первая половина XXI века.Медицина.
Слайд 31Эритроциты и бактерии - перевозчики нанокапсул с лекарствами
Эритроциты с приклеенными к ним нанокапсулами, способными прилипать только
к определённым типам клеток (больным), доставят эти капсулы клеткам-адресатам. Способ доставки наночастиц с лекарствами или фрагментами ДНК (генами) для лечения клеток
Слайд 32Геронтология.
Достижение личного бессмертия людей за счет внедрения в организм
молекулярных роботов, предотвращающих старение клеток, а также перестройки и улучшения
тканей человеческого организма. Оживление и излечение тех безнадежно больных людей, которые были заморожены в настоящее время методами крионики. Срок реализации: третья - четвертая четверти XXI века.
Слайд 33 Замена традиционных методов производства сборкой молекулярными роботами предметов потребления
непосредственно из атомов и молекул. Срок реализации - начало XXI века
Нанотрубки делают полимерные материалы более прочными
Промышленность.
Слайд 34Нановолоски делают поверхность чистой.
Слева - капля не смачивает поверхность, состоящую
из нановолосков, и поэтому не растекается по ней. Справа –
схематическое изображение поверхности, похожей на массажную щётку; тэта - краевой угол, величина которого говорит о смачиваемости поверхности: чем больше тэта, тем меньше смачиваемость.
Слайд 35Сельское хозяйство.
Замена природных производителей пищи (растений и
животных) аналогичными функционально комплексами из молекулярных роботов. Они будут воспроизводить те
же химические процессы, что происходят в живом организме, однако более коротким и эффективным путем.Такое "сельское хозяйство" не будет зависеть от погодных условий и не будет нуждаться в тяжелом физическом труде. А производительности его хватит, чтобы решить продовольственную проблему раз и навсегда.
Срок реализации – вторая - четвертая четверть XXI века.
Слайд 36 Биология
Станет возможным внедрение наноэлементов в живой организм на
уровне атомов. Последствия могут быть самыми различными - от "восстановления" вымерших
видов до создания новых типов живых существ, биороботов. Срок реализации: середина XXI века.
Слайд 37Нанотехнологии в криминалистике.
Отпечаток пальца на бумаге и тот
же после контрастирования с помощью золотых наночастиц, прилипших к жирным
следам бороздок, оставшимся на бумаге.
Слайд 38Экология
Полное устранение вредного влияния деятельности человека на окружающую
среду.
Во-первых, за счет насыщения экосферы молекулярными роботами-санитарами, превращающими отходы
деятельности человека в исходное сырье; а во-вторых, за счет перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные нанотехнологические методы. Срок реализации: середина XXI века.
Слайд 39Освоение космоса
По-видимому, освоению космоса "обычным" порядком будет предшествовать
освоение его нанороботами.
Огромная армия роботов-молекул будет выпущена
в околоземное космическое пространство и подготовит его для заселения человеком - сделает пригодными для обитания Луну, астероиды, ближайшие планеты, соорудит из "подручных материалов" (метеоритов, комет) космические станции. Это будет намного дешевле и безопаснее существующих ныне методов.
Слайд 40Кибернетика
Произойдет переход от ныне существующих планарных структур к
объемным микросхемам, размеры активных элементов уменьшаться до размеров молекул. Рабочие
частоты компьютеров достигнут терагерцовых величин. Получат распространение схемные решения на нейроноподобных элементах. Появится быстродействующая долговременная память на белковых молекулах, емкость которой будет измеряться терабайтами. Станет возможным "переселение" человеческого интеллекта в компьютер. Срок реализации: первая - вторая четверть XXI века.
Слайд 41Гибкий дисплей из нанотрубок.
матрица гибкого дисплея на основе нанорубок;
гибкий дисплей с изображением Леонардо де Винчи.
Слайд 42В США на конец июля 2007 г. по крайней мере
300 видов потребительских товаров, включая солнцезащитные кремы, зубные пасты и
шампуни, делаются с использованием нанотехнологий. FDA пока разрешает продавать их, не снабжая специальной наклейкой «Содержит наночастицы». В то же время многие исследователи утверждают, что проникая внутрь такие наночастицы могут вызывать воспалительные или иммунологические реакции. Поэтому в какой-то мере, вступая в эру нанотехнологий мы ставим себя на место подопытных морских свинок. (NewScientist.com, 26 July, 2007)Безопасность нанотехнологий ?
